Paten Chitosan

8/14/2019 Paten Chitosan

1/15

Studi Kinetik Degradasi Termal dari Campuran Chitosan/ Polycaprolactam

Abstract: Kami sudah menggunakan spektra FT-IR untuk menjelaskan efek dari pengikatan

hydrogen diantara chitosan dan polycaprolactam (PA6). Studi analisis mekanika dinamis

menyarankan agar campuran optimum chitosan dan PA6 berada di bawah kondisi dari percobaan

didapatkan pada ratio pencampuran 40:60. Kami mempelajari degradasi termal dari campuranchitosan dan PA6 (chitosan/PA6) dengan analisis termogravimetrik dan analisis kinetik (dengan

cara Ozawa). Chitosan kering dan PA6 menunjukkan satu tahap dari degradasi termal dan

campuran chitosan/PA6 memiliki >20 wt% PA6 yang ditunjukkan pada dua tahap degradasi.

Pada campuran chitosan/PA6, chitosan menjalani tahap pertama dari degradasi termal; tahap

kedua berlangsung pada temperatur yang lebih rendah dari PA6, karena dekomposisi produk dari

chitosan mempercepat degradasi PA6. Energi aktivasi dari campuran berada di antara 130 dan

165 KJ/mol, di mana juga berada lebih rendah dibandingkan PA6.

Pengantar

Chitin adalah polimer ramah lingkungan/ dapat terurai secara alami dengan struktur rantai

utama (-(1-4)D-glucopranose) seperti selulosa. Perbedaan yang sangat penting adalah, pada

posisi C-2, hidroksil digantikan dengan asetamida dan membentuk [-(1-4)-2-acetamido-2-

deoksi-]-D-glucopranose], yang merupakan struktur utama dari chitin. Chitosan didapatkan

dengan deasetilasi chitin, karena chitin susah di deasetilasi seluruhnyam chitosan dikelompokkan

dalam beberapa tipe, menurut berat molecular dan kapasitas untuk ter-deasetilasi. Chitosan

mengandung kation-kation, dan seterusnya dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme

dan bakteri yang dimiliki oleh anion, jadi chitosan dikelompokkan sebagai biopolymer. Chitosan

dapat menyerap enzim, polisakarida anionic, dan ion logam, serta asosiasi dengan air limbah

pengolahan pada pembuatan makanan. Karena ini juga memiliki aplikasi dalam prosespemisahan dan purifikasi. Banyak dari informasi ini sudah diulas pada literatur.

Polycaprolactam (PA6) memiliki berbagai macam aplikasi pada plastic dan tekstil, dan

membuktikan sifat mekanik yang menguntungkan. Sayangnya, polycaprolactam bukan bahan

yang ramah lingkungan. Gugus samping amina reaktif dalam chitosan dapat secara fisik

berhubungan silang dengan polimer polar lain, jadi polimer natural (chitosan) dicampur dengan

polimet sintesis (PA6) untuk menghasilkan campuran polimer yang dapat terurai secara alami

dengan peningkatan sifat mekanik. Campuran chitosan/polycaprolactam dapat digunakan untuk

serat pemintalan, bukan tenunan, benang antiseptic, membrane dialysis, bahan kemasan dan

bahan medis. Campuran polimer ini menawarkan keuntungan ekonomis yang lebih besar.

Aplikasi dari polimer dan campuran polimer umunya tergantung pada sifat mekaniknya;

namun, karakteristik termal juga harus diperhatikan. Temperatur degradasi termal dari polimer

harus ditentukan sebelum mereka dapat digunakan pada aplikasi termal. Beberapa investigasi

sudah mendiskusikan sifat termal dari chitosan dan turunan chitosan, termasuk chitosan, chitosan

berbasis Schiff, ion logam kompleks chitosan, campuran chitosan/ poly(3-asam hydroksibutrik)


2/15

dan chitosan-laktik/ asam glikolik. Teknik analisis termal termasuk spektometri pirolisis massa,

defferential scanning calorimetry (DSC)dan analisis termogravimetri (TGA). Poliamida dan

campuranna, seperti PA6 dan PA66, campuran PA6-polipropilen dan campuran PA6/EPDM

sudah dianalisa secara sama. Namun, chitosan dicampurkan dengan campuran polimer PA6

(chitosan/PA6) menunjukan karakteristik kekurangan degradasi termal.

Investigasi ini pertama menggunakan FT-IR untuk mengamati efek ikatan hydrogen di antara

chitosan dan PA6. Secara bersamaan, hasil dari DSC dan analisis mekanikal dinamis (DMA)

dimanfaatkan untuk memperkirakan pencampuran dari campuran. Dari hasil DMA, kami

mendapatkan rasio campuran optimum dari campuran chitosan/PA6. Degradasi dari campuran

polimer dengan variasi kandungan chitosan/PA6 diperiksa dengan analisis termogravimetrik

(TGA) dan metode Ozawa untuk memperkirakan energi aktivasi dari degradasi.

Eksperimental

Bahan-Bahan. Polycaprolactam dengan berat rata-rata dari berat molekul 3.0 10

4

dibelidari Aldrich Co., USA; 84,5% deasetilasi chitosan dengan berat rata-rata dari berat molekul 1.5

105didapatkan dari Fluko Co., Switzerland, dan 99% asam formiat murni dibeli dari Acros Co.,

USA.

Persiapan Membran. Chitosan dan polycaprolactam dilarutkan dalam asam formiat selama

pencampuran, sebelum akhirnya dan kemudian dipanaskan ke 65oC selama 4 jam. Rasio

pencampuran dari polycaprolactam bervariasi dari 10% sampai 90% (wt%). Larutan dari

campuran disebarkan pada plat gelas dan kemudian dipanaskan pada oven vakum untuk

membentuk tebal membran 0.07-0.15 mm. Membran direndam pada larutan sodium hidroksida

2M untuk menetralisasinya; direndam pada air deionisasi selama 24 jam; pada suhu kamar, dandikeringkan secara alami. Tabel I mendaftarkan rasio campuran dan setiap kode dari sampel.

Pengukuran.Pengukuran FT-IR diambil dengan menggunakan spektrofotometer PIKE 6141;

dan diamati 10 kali berkisar dari 500 sampai 4500 cm-1

pada suhu kamar. Pengukuran FT-IR

menggunakan sampel kering.

Pengukuran DSC diambil dengan mengginakan Perkin Elmer Pyris 1 DSC, pada sampel

dengan massa sekitar 5 mg, pada tingkat pemanasan 10oC/min; sampel diuji pada kondisi gas

nitrogen, dan temperatur uji berkisar dari 30 sampai 275oC.

Pengukuran DMA dikonduksi menggunakan Perkin Elmer DMA 7e, dengan tingkatpemanasan 5

oC/min, temperatur uji berkisar dari -150 sampai 150

oC frekuensi 1 Hz. Selain itu,

dimensi dari sampel uji memiliki ketebalan 0.07-0.15 mm, lebar 5 mm dan panjang 10 mm.

Pengukuran TGA dikonduksi menggunakan Perkin Elmer TGA 1, pada sampel dengan masa

sekitar 5 mg, pada tingkat pemanasan 5, 10, 20 dan 40oC/min; sampel diuji dalam kondisi gas

nitrogen, dan temperature uji berkisar dari 30 sampai 750oC.


3/15

Hasil dan Diskusi

Gambar 1. Spektra FT-IR dari campuran membrane chitosan/PA6.

FT-IR. Gambar 1 menunjukkan spektra FT-IR yang bergeser dari chitosan, PA6 dan

membrane chitosan/PA6; spektra memperlihatkan gugus amida dari chitosan; intensitas dan

frekuensi dari puncak serapan, yang menunjukkan ciri-ciri dari selingan dan transisi,

menandakan tingkat tertentu dari hubungan antara PA6 dan chitosan. Puncak serapan dari

chitosan pada pita amida pada Gambar 1 muncul pada 1657 cm-1

sementara PA6 muncul pada

1632 cm-1

. Puncak serapan dari chitosan pada pita amida II muncul pada 1557 cm-1

dan PA6

muncul pada 1541 cm-1

. Setelah PA6 ditambahkan, frekuensi dari puncak serapan chitosan

dalam pita amida I mengalami penurunan sekitar 25 cm-1

. Pergeseran frekuensi pada pita amida

II juga serupa, tetapi kurang dari campuran chitosan/PA6 dalam pita amida I. Umumnya,

frekuensi dari puncak serapan pada pita amida I dan amida II bergeser ke bawah, dan tidak adapuncak serapan baru yang dihasilkan selama kadar PA6 meningkat; juga menunjukkan bahwa

ikatan hydrogen terbentuk di antara chitosan dan PA6.

DSC. Gambar 2(a) memperlihatkan DSC scan dari chitosan, dan puncak endotermik yang

berpusat sekitar 100oC dapat ditetapkan untuk penguapan dari air yang teradsorpsi. Sampel

diadakan pada 100oC selama 10 menit dan didinginkan pada suhu kamar, dan kemudian scan

DSC dimulai. Kami tidak menemukan puncak endotermik pada kurva DSC (seperti ditunjukkan


4/15

Gambar 2(b)). Kurva DSC dari chitosan tidak menunjukkan adanya endotermik transisi antara

suhu kamar dan 250oC, yang menetapkan kekurangan dari setiap kristalin atau setiap fase lain

berubah selama proses pemanasan. Sreenivasan menyarankan bahwa puncak endotermik yang

kuat berkisar 270oC disebabkan oleh degradasi oksidatif dari chitosan. Sehingga, puncak

endotermik berpusat sekitar 287oC pada Gambar 2(b) harus merupakan degradasi termal dari

sampel.

Tabel I. Rasio Campuran Sampel

KodeSampel

Chitosan

PA6-10%

PA6-20%

PA6-30%

PA6-40%

PA6-50%

PA6-60%

PA6-70%

PA6-80%

PA6-90%

PA6

Kadar

Chitosan

100

wt%

90

wt%

80

wt%

70

wt%

60

wt%

50

wt%

40

wt%

30

wt%

20

wt%

10

wt%

0

wt%

KadarPA6

0wt%

10wt%

20wt%

30wt%

40wt%

50wt%

60wt%

70wt%

80wt%

90wt%

100wt%


5/15

Gambar 2.(a) Kurva DSC chitosan diperoleh pada tingkat pemanasan 10oC/menit dan (b) kurva

DSC chitosan kering diperoleh pada tingkat pemanasan 10oC/menit dalam suasana nitrogen.

Chitosan dan polycaprolactam memiliki gugus polar, sehingga air diserap kedalam polimer

sedangkan hidrogen membentuk ikatan. Oleh karena itu, semua sampel dikeringkan pada 100oC

selama 10 menit kemudian pendinginan ke suhu kamar sebelum diamati dengan DSC.

Gambar 3 menampilkan pengamatan DSC polycaprolactam dan chitosan /polycaprolactam

dicampur sampel. Dari Gambar 3, puncak endotermik dari penguapan air teradsorpsi

menghilang. Kami mengamati hanya satu puncak endotermik pada setiap pencampuran sampel,

suhu puncak endotermik sesuai dengan Tm polycaprolactam. Sebelum puncak endotermik dari

Tm, tidak ada perubahan kemiringan yang diamati. Sekarang mungkin karena kondisi memindai

DSC tersedia untuk memeriksa sampel Tg.

Pada dasarnya, puncak suhu endotermik dialihkan ke suhu rendah dengan peningkatan

kadar chitosan. Disebutkan di atas bahwa hasilnya dapat digunakan untuk menjelaskan chitosan

mengganggu proses kristalisasi polycaprolactam, baik dalam mengurangi ukuran kristal dan

memperluas distribusi dari kristal.

Gambar 3. Kurva DSC polycaprolactam dan sampel campuran chitosan/polycaprolactam

diperoleh pada tingkat pemanasan 10oC/menit dalam suasana nitrogen.


6/15

Ikatan hidrogen terbentuk antara rantai molekul dalam dua komposisi yang membatasi

proses kristalisasi polycaprolactam. Selain itu, hambatan sterik dibentuk oleh rantai molekul

chitosan yang juga membatasi pergerakan rantai polycaprolactam, dan kemudian menyebabkan

proses kristalisasi mengalami kesulitan. Jika efek sebelumnya berperan sebagai alasan utama,

miscibility antara chitosan dan polycaprolactam ada.

Karena hasil DSC tidak dapat digunakan untuk mengevaluasi miscibility chitosan

/polycaprolactam yang tercampur sempurna, evaluasi selanjutnya oleh DMA untuk miscibility

yang sama akan dibahas di bagian berikutnya.

DMA.Untuk pengujian miscibility tanpa pengaruh kelembaban, semua sampel dikeringkan

pada 100oC selama 10 menit dalam oven vakum untuk menghilangkan kelembaban. Untuk

mencegah kelembaban menembus ke dalam sampel, digunakan tangki jenis pendinginan yang

disegel untuk menghindari nitrogen cair membawa kelembaban ke dalam sampel uji. Sampel

ditempatkan pada klem, suhu meningkat menjadi 100oC dengan cepat, dan ditahan selama 5

menit, kemudian menurun menjadi -150oC dengan cepat. Tingkat gas nitrogen kering

(20cm3/min) terus menerus ditambahkan ke sistem pada posisi telah terisi oleh sampel selama

pengujian.

Gambar 4 mengilustrasikan hubungan antara tan dan suhu di bawah kondisi pengujian.

Dari Gambar 4, tiga puncak dari PA6, yaitu puncak , puncak dan puncak ,dari rendah ke

suhu tinggi, masing-masing berada di -130, -62 dan 78oC. PA6 memiliki tiga puncak kerugian,

yang mewakili gerakan kelompok metilen antara kelompok amida, gerakan parsial dari

kelompok amida dan segmen gerakan dari rantai utama yaitu, dari rendah ke suhu tinggi.

Studi kinetik degradasi termal campuran Chitosan/Polycaprolactam


7/15

Gambar 4.Penurunan tangen (tan ) dari sampel "kering" dalam kondisi kering

Chitosan memiliki dua puncak kerugian, yaitu: puncak terjadi pada -110oC, akibat

getaran dari polisakarida, dan puncak pada sekitar 130oC, akibat gerak rantai utama.

Penelitian ini menemukan bahwa, di bawah kondisi, puncak dari campuran bergeser

menuju suhu tinggi dalam konteks chitosan meningkat. Fenomena ini disebabkan oleh ikatan

hidrogen yang dihasilkan antara chitosan dan PA6. Ikatan hidrogen ini membatasi gerakan rantai

molekul, sehingga membuat puncak bergeser ke arah suhu tinggi. Puncak dari , PA6-90%

bergeser ke arah suhu tinggi dan menyempit, dan puncak muncul pada suhu rendah yang

berhubungan dengan puncak chitosan. Puncak dari , PA6-90% sedikit meningkat, namun sisi

puncak muncul sekitar 100oC, menunjukkan bahwa chitosan dan PA6 tidak hanya memiliki

hubungan inter tetapi juga pemisahan fasa. Situasi yang sama terjadi untuk PA6-60%, dimana

suhu puncak diperpanjang 53 sampai 108oC, sesuai dengan suhu puncak masing-masing dari

PA6 dan chitosan, dan menunjukkan bahwa pemisahan fase juga ada di PA6-60%.

Kisaran suhu dua puncak dari PA6-10% muncul, sesuai dengan puncak dan dari

chitosan. Sebuah sisi atas PA6-10% muncul sekitar 80oC yang berhubungan dengan puncak

dari PA6, menunjukkan bahwa, molekul rantai gerak PA6 dan chitosan keduanya ada dalam


8/15

campuran tersebut, menyiratkan terjadinya pemisahan fasa. PA6-40%, pada suhu rendah,

ditampilkan hanya satu puncak yang mendekati puncak dari PA6, dan tidak ada puncak.

Selain itu, karena pengaruh chitosan menyebabkan puncak bergeserke suhu tinggi, mulai dari

sekitar 105 - 140oC. Singkatnya, PA6-40% memiliki miscibility tertinggi dari semua campuran.

TGA.

Degradasi Sampel Basah: Chitosan dan polycaprolactam (PA6) memiliki gugus polar,

sehingga air teradsorpsi ke polimer sementara ikatan hydrogen terbentuk. Suhu dari 30 mencapai

120oC, kurva TG diindikasikan sebuah tingkat dari 12% berat chitosan, menyiratkan keberadaan

air, penurunan berat dari PA6 adalah sekitar 4%, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5(a) dan

5(b). Setelah hilangnya air, chitosan dan PA6 menjalani tahap utama degradasi. Degradasi utama

chitosan dimulai pada sekitar 295oC dan benar-benar terdegradasi pada sekitar 720

oC. Untuk

PA6, degradasi utama adalah dari 437 menjadi sekitar 510oC. Terlepas dari kehilangan air, kurva

TG menunjukkan bahwa kedua polimer menjalani satu tahap degradasi.

Setelah polimer chitosan dan PA6 dikeringkan pada 100oC selama 10 menit, kurva TG

menunjukkan tidak ada penurunan berat air, seperti ditunjukkan dalam Gambar 5(c) dan 5(d).

Oleh karena itu, dalam percobaan berikutnya, semua sampel dikeringkan pada 100oC selama 10

menit untuk melanjutkan degradasi termal dan kehilangan berat. Selain itu, sampel kering sangat

berguna dalam menganalisis kinetika.

Degradasi Chitosan dan PA 6:Kurva TG dari PA6 kering pada Gambar 5(d) memiliki

garis dasar horisontal antara 100 dan 300oC, menyiratkan sampel sudah benar-benar terdehidrasi.

Namun, garis dasar kurva TG untuk chitosan kering menunjukkan 5% penurunan berat antara

100 dan 280oC, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5(c), penurunan berat ini dikaitkan

dengan deacetylation.

Chitosan kering dan PA6 dinampakkan pada satu tahap degradasi, yang mencerminkan

suhu tarif maksimum degradasi (DTG kurva) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5(c) dan

5(d). Suhu degradasi awal (T1) chitosan adalah sekitar 287oC dan suhu tarif maksimum

degradasi (T1 max) adalah sekitar 313oC, akhirnya grafik residu tertinggi dari sekitar 37% berat

diproduksi pada 720oC. Degradasi chitosan pada kenyataannya dimulai dengan kelompok amina,

dan membentuk struktur jenuh . Demikian PA6 juga dinampakkan pada satu tahap degradasi

pada sekitar 429oC, dan suhu maksimum tingkat degradasi berada di sekitar 466

oC, dan terkait

dengan kerusakan dari rantai utama. Degradasi PA6 adalah depolimerisasi (a reaksi siklik


9/15

terbalik polikondensasi) untuk membentuk caprolatam. Akhirnya, membentuk sisa arang kurang

dari 0,21% berat.

Degradasi Campuran Chitosan dengan PA6:TGA digunakan di sini untuk memeriksa

berbagai komponen sampel yang dicampur.

S-K.Liao et al.

Gamabar 5. Kurva TG dan DTG a)Chitosan diperoleh dari pemanasan nitrogen pada 100C/min

dalam tekanan atmosfer.b)PA6 dipoeroleh dari pemanasan nitrogen pada 100C/min dalam

tekanan atmosfer. c) dry chitosan diperoleh dari pemanasan nitrogen pada 100C/min dalam

tekanan atmosfer. d) dry PA6 dipoeroleh dari pemanasan nitrogen pada 100C/min dalam tekanan

atmosfer.

Sampel kurva TG diatas merupakan hasil pencampuran dengan PA6 20% dan dijelaskan dua

tahap degradasi. Rentang suhu degradasi dari tahap pertama dan kedua tampaknya sama dengan

perubahan masing-masing suhu degradasi chitosan murni dan PA6. Melalui dua puncak dari

kurva DTG,yang dianggap menunjukkan suhu maksimum tahap degradasi pertama dan kedua.

Namun, dari sampel kurva TG dan DTG dilakukan pencampuran dengan PA6 yang

mengandung lebih dari 30% berat,kedua tahap bergeser ke arah temperatur yang lebih tinggi,


10/15

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6. Untuk sampel campuran, substrat chitosan

terdegradasi tampaknya mempengaruhi degradasi PA6 sebelumnya.

Kualitatif Karakterisasi Chitosan/PA6. Tabel II menampilkan daftar suhu karakterisasi

pada 10oC / menit dalam nitrogen untuk semua sampel yang dicampur kering. Proses degradasi

kualitatif ditandai oleh timbulnya suhu degradasi dan dengan suhu tingkat maksimum degradasitahap I (T1 dan T1max) dan tahap II (T2 dan T2max). T1 dan T2 dari sampel ditentukan dengan

ekstrapolasi suhu awal degradasi karena pengulangan.

Gambar 6.Kurva TG dan DTG chitosan/PA6 dari berbagai proporsi,diperoleh pada tingkat

pemanasan 10

o

C / menit nitrogen dalam suasana atmosfer.


11/15

Suhu karakterisasi PA6 murni sangat jelas di atas 20% berat sampel dengan PA6 di

bawah 20% wt ditampilkan pada satu tahap degradasi. T1 dan T1max dari campuran

chitosan/PA6 di atas 20% wt PA6 pada tahap pertama adalah masing-masing sekitar 300 dan

330oC, sedikit melebihi chitosan yang murni. Namun,T2 dari PA6-20% dan sampel PA6-30%,

dari sekitar 355oC, jauh lebih rendah dibandingkan dengan PA6 murni (429

oC). Ketika isi PA6

dalam sampel dicampur terjadi peningkatan di atas 40% wt, T1 dan T1max sedikit melebihi dari

chitosan murni. T2 dan T2max dari sampel dicampur dengan PA6 di atas 40% wt adalah antara

403 - 417oC dan 438

oC- 457, masing-masing lebih dekat dengan suhu onset degradasi dan suhu

maksimum laju degradasi PA6 murni dari pada dicampur sampel dengan konten PA6 rendah.

Selain itu, yang terutama pada tahap pertama degradasi berikut dari degradasi chitosan, namun

degradasi chitosan dapat mempengaruhi tahap kedua dari degradasi. Oleh karena itu, T2 dan

T2max dari sampel tersebut dicampur dengan PA6 murni yang lebih rendah , yang bahkan dapat

menyebabkan interaksi antara PA6 dan chitosan.

Memang, interaksi selama degradasi termal pada pemanasan tingkat rendah dapat

dijelaskan dengan menggunakan thermoanalytical konvensional techniques. Sampel kurva TG /

DTG yang dicampur pada Gambar 7 merujuk pada tingkat pemansan nitrogen 10oC / menit

pemanasan. Kurva berat memperhitungkan kerugian yang ditentukan dari kehilangan data berat

mengenai chitosan dan PA 6. Mereka diplot pada Gambar 7 sebagai garis putus-putus,

mengabaikan interaksi antara komponen selama degradasi termal. Kurva berat nyata dihitung

berbeda dengan antara 350 - 470oC dari eksperimen, yang hasilnya adalah konsisten dengan

tahap kedua degradasi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7. Hasilnya menunjukkan bahwa

dua komponen berinteraksi. Hasil serupa telah diperoleh untuk perilaku degradasi serat

poliamida aromatik dicampur dengan kapas fiber. T2 dan T2max dari sampel tersebut dicampur

sebagai isi chitosan dan penurunan berat eksperimental di kedua tahap degradasi jelas melebihi

berat dihitung kerugian, menunjukkan bahwa produk-produk degradasi termal chitosan dalam

campuran mempengaruhi prosedur degradasi termal dari PA6. Qu et al.20

menyelidiki produk


12/15

sisa chitosan dengan teknik IR. Mereka mengusulkan bahwa karakteristik puncak amino sekitar

1.591 cm-1

masih melebar karena pembentukan struktur tak jenuh selama degradasi di bawah

suhu tinggi. Carlos et al.27

juga mempelajari dekomposisi chitosan menggunakan analisis IR dan

memiliki hasil yang sama dengan hasil Qu. Selain itu, mereka membahas perilaku degradasi

chitosan dengan pirolisis-spektrum massa dan menunjukkan bahwa degradasi utama chitosan

adalah rincian yang melibatkan kelompok amino utama yaitu gugus Dglucopyranose. Selain itu,

dehidrasi Dglucopyranose disebabkan oleh hidrogen yang melepas pada suhu yang lebih tinggi.

Hasil tersebut menunjukkan bahwa degradasi chitosan menghasilkan produk-produk (seperti

struktur tak jenuh, hidrogen, kelompok amino,dll). Beberapa studi telah membuktikan bahwa ion

asam / basa mengenalkan degradasi termal dari PA6. Penurunan berat yang diamati secara

eksperimental disebabkan oleh produk sampel campuran yang dihasilkan oleh degradasi

chitosan, dan mempercepat degradasi dari PA6. Pendapat di atas dapat didukung olehenergi

aktivasi, yang akan dibahas dalam bagian selanjutnya dari kinetika analisis.

Kinetika Analisis. Degradasi thermal biasanya dapat digambarkan sebagai reaksi orde pertama

(yang parameter adalah hilangnya berat) jika produk dekomposisi yang tidak stabil.

Meskipun banyak metode untuk menghitung parameter kinetik yang telah dikaji, metode

non isothermal umumnya diyakini mampu menggambarkan degradasi termal. Beberapa metode

yang dapat digunakan untuk mengevaluasi energi aktivasi (Ea) dari kurva TGA, tetapi Ea dari

suatu proses bisa kurang tepat dievaluasi dari kurva TGA tunggal. Metode yang lebih dapat

dipercaya melibatkan banyak kurva dinamis dan isotermal. Ozawa, mengusulkan suatu metode

conversional yang bergantung pada banyak kurva TG, diperoleh pada berbagai tingkat

pemanasan. energi aktivasi dari sampel pada berbagai tingkatan konversi dianalisis

menggunakan metode Ozawa, yang juga dapat diterapkan untuk menjelaskan pengaruh energi

aktivasi.


13/15

Gambar 8, plot hubungan antara logaritma tingkat pemanasan (log10 B) vs 1 / T untuk berbagai

nilai (0.1, 0,2 ... 0,9) (di mana , derajat konversi = berat yang hilang pada penambahan suhu /

total berat yang hilang pada degradasi) untuk sampel PA6-30%. Ea dihitung dari kurva

isoconversion untuk setiap tingkat konversi di atas rentang keseluruhan dari penambahan

konversi (10 ~ 90%). Semua sampel dalam penelitian ini menghasilkan garis lurus dengan

koefisien korelasi yang tinggi, seperti pada Gambar 8 dari sampel PA6-30%, sehingga energy

aktifasi dalam penelitian ini dihitung dari kemiringan garis, berdasarkan rumus.

Ea= -Slope_R/0.457

dimana R adalah konstanta gas.

Tabel III, merupakan daftar nilai Ea dari semua sampel pada berbagai nilai . Ea dari PA6 pada

berbagai nilai diusahakan agar berkisar 170 ~ 179 KJ / mol,yang menunjukkan bahwa PA6

terdapat pada satu tahap degradasi, sesuai dengan TG dan DTG . Namun, nilai-nilai Ea murni

chitosan jelas meningkat dengan peningkatan nilai .

Nilai-nilai Ea tidak konstan, menunjukkan bahwa sampel melewati setidaknya dua tahap

degradasi. Hal ini berbeda dari yang ditunjukkan oleh kurva TG dan DTG chitosan, karena

dehidrogenasi struktur D-glukopiranosa menyebabkan karbonisasi secara terus menerus. Oleh

karena itu, nilai-nilai Ea meningkat sebanding dengan nilai-nilai dan mencapai nilai maksimum


14/15

pada = 0,6 0,7, hal ini juga mendekati nilai maksimum pada degradasi pada suhu sekitar

C. Diatas suhu ini, proses karbonisasi pada degradasi produksi chitosan berjalan lambat

mendekati angka maksimum char, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2 (c). Ketika nilai

antara 0,6 dan 0,7, Ea secara cepat meningkat ke nilai yang sangat tinggi, menunjukkan bahwa

banyak chitosan yang telah dikarbonisasi. Hasil yang sama di peroleh untuk campuran PA6-10%

and PA6-20%.

Nilai-nilai Ea dari campuran meningkat sebanding dengan nilai-nilai , seperti yang

tercantum dalam tabel III, berbeda dengan Ea dari PA6, yang tetap hampir konstan. Nilai-nilai

Ea sama dengan chitosan murni ketika PA6 dibawah 50wt% dan nilai adalah di bawah 0,3.Pada domain 0,3 0.7 nilai Ea dari campuran PA6-30%, PA6-40% dan PA6-50%, lebih

rendah dibandingkan dengan chitosan murni, PA6 dan campuran sampel lainnya. Nilai Ea rendah

dari sampel menunjukkan bahwa produk yang dihasilkan oleh degradasi chitosan mempercepat

degradasi PA6. Percepatan degradasi dengan meningkatnya PA6 di atas 60wt% menurun secara

bertahap sebagai peningkatan nilai 0,3 menjadi 0,7, sehingga nilai Ea meningkat sebanding

dengan PA6 dalam domain nilai. percepatan degradasi ini yang diperoleh dari nilai Ea

menggunakan metode Ozawa, hal ini konsisten dengan hasil yang diperoleh dari TG-DTG.

Selain itu, nilai Ea dari sampel dengan PA6 di atas 60wt% pada antara 0,1 dan 0,6 jauh lebih

tinggi dibandingkan dengan sampel yang dicampur PA6 di bawah 60wt%. Jelas, percepatan

degradasi karena chitosan dalam sampel dicampur merupakan fungsi dari isi chitosan.

Selanjutnya, nilai-nilai sampel dicampur dengan nilai-nilai di atas 0,6 dan PA6 di atas 60wt%


15/15

yang dekat dengan PA6 murni, menunjukkan bahwa degradasi campuran pada suhu tinggi mirip

dengan PA6 murni.

kesimpulan

Hasil FT-IR menjelaskan efek ikatan hydrogen antara chitosan dan PA6. Hasil DMA

menjelaskan chitosan optimum dan missibilitas PA6 di bawah kondisi penelitian, ini diperoleh

pada rasio pencampuran 40: 60. Chitosan dan PA6 melewati satu tahap degradasi; Namun,

campuran chitosan/PA6 melewati dua tahapan degradasi dengan kandungan PA6 di atas 20wt%.

Degradasi termal yang lengkap dari chitosan dan PA6, dengan kerugian berat sekitar 62 dan

99wt%, masing-masing. Selanjutnya, produk-produk dari degradasi chitosan jelas mempercepat

degradasi campuran dengan kandungan PA6 antara 30 dan 50wt%. Percepatan degradasi

menyebabkan suhu yang lebih rendah dari degradasi dalam kedua tahap untuk campuran sampel.

Interaksi dengan campuran sampel antara chitosan dan PA6 menyebabkan percepatan degradasi

tahap kedua, sudah diverifikasi dengan nilai Ea yang lebih rendah dalam penelitian ini.

Documents

Paten Chitosan